KR20040083442A - Method and device for optically measuring the surface shape and for the optical surface inspection of moving strips in rolling and processing instalations - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 형상을 광학적으로 측정하고 이동하는 세장체를 광학적으로 표면 검사하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 그것에 따라서 표면 형상 측정과 표면 검사가 통합된다. 프로젝터는 라인 패턴을 측정되는 대상물에 가한다. 카메라는 측정되는 목표물의 표면을 기록하고 이미지 정보를 기준 패턴과 비교한다. 두 개의 고해상도 카메라들이 측정되는 목표물 상의 결함을 추가적으로 탐지한다. 이러한 독창적인 측정 기술은 롤링 설비에서 금속 스트립의 결합된 평면과 표면 측정을 위해 특히 적합하다.The present invention relates to a method and apparatus for optically measuring the surface shape and optically inspecting the moving elongated body, whereby surface shape measurement and surface inspection are integrated. The projector applies a line pattern to the object to be measured. The camera records the surface of the target being measured and compares the image information with the reference pattern. Two high resolution cameras additionally detect defects on the target being measured. This unique measuring technique is particularly suitable for the combined plane and surface measurement of metal strips in rolling equipment.
Description
콜드 스트립 밀(cold strip mill)에 일반적으로 사용되는 접촉 측정(contact measurement)은 약 1000℃의 높은 스트립 온도 때문에, 유지하는데 상당한 지출 비용을 들여 핫 스트립 필드(hot strip field)에서만 가능하다.Contact measurements commonly used in cold strip mills are only possible in hot strip fields at significant expense to maintain due to the high strip temperature of about 1000 ° C.
스트립 평탄도(strip flatness)는 그것을 위해 바람직하게는 열간압연(hot rolling mills)에 접촉하지 않고 측정된다. 예를 들어, 스트립 위에 투사된 광 스폿들에 의한 평탄도로부터 경선거리(departure)를 측정하는 것이 공지된다. 스트립의 표면에 발생된 광 스폿의 공간에서의 위치는, 바람직하게는 레이저 빔에 의하여, 거리 측정계(range finder)를 사용하여 탐지된다.Strip flatness is measured for it, preferably without contacting hot rolling mills. For example, it is known to measure the meridian from the flatness by the light spots projected onto the strip. The position in space of the light spot generated on the surface of the strip is detected using a range finder, preferably by means of a laser beam.
표면 상의 특정 포인트의 두 개 평면 위치 공통-세로좌표들은 스트립의 표면과 관련된 스캐닝 또는 조사 빔의 위치로부터 알 수 있다. 현재 측정되고 있는 표면상 포인트의 높이 공통-세로좌표는 위치 감지 센서에 의해 탐지된다. 센서 상의 이미지 포인트의 위치는 높이 공통-세로좌표와 함께 동시에 변화한다.The two planar position common-vertical coordinates of a particular point on the surface can be known from the position of the scanning or irradiation beam relative to the surface of the strip. The height common-vertical coordinate of the point on the surface currently being measured is detected by the position sensor. The position of the image point on the sensor changes simultaneously with the height common-vertical coordinate.
다중 방사원과 센서를 사용하여, 평탄 이미지가 떨어진 특정 거리로 스트립에 투사된 광 스폿들의 측정 결과로부터 만들어진 스트립의 전체 폭에 걸쳐 만들어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이 방법에서 광의 포인트들 사이의 영역들은 탐지되지 않으며, 연속적인 스트립이 스트립-형상화된 측정 갭들(gaps)을 형성하는 경우에는 평탄도가 결정되지 않는다. 또한, 이것은 예컨대 스트립의 비평탄도 (unevenness) 같은 측정 방법에 의해 탐지되는 스트립의 플러터링(fluttering)을 통해, 측정 에러로 귀착될 수 있다.Using multiple radiation sources and sensors, a flat image can be made over the entire width of the strip made from the measurement results of the light spots projected onto the strip at a particular distance away. Nevertheless, in this method the areas between the points of light are not detected and the flatness is not determined if the continuous strip forms strip-shaped measuring gaps. This can also result in measurement errors, for example through fluttering of the strip which is detected by a measuring method such as unevenness of the strip.
자동차 산업에서는 모아레 기법(Moire technique)을 사용하여 비교적 작은 표면을 측정하는 것이 공지되어 있다. 이 방법에서 광원에 의해 대상의 표면에 간섭 패턴이 발생된다. 간섭 패턴은 CCD(charge-coupled device)를 사용하여 탐지된다. 카메라가 정렬되어 광원, 표면 및 카메라 사이에 각(angle)이 형성된다. 이미지 평면에서 기준 그리드(reference grid)를 사용하여, 소위 모아레 효과가 탐지된 패턴 및 기준 패턴의 중첩(superposition)에 의해 얻어진다. 높이 차는 모아레 라인으로부터 정량적으로 결정될 수 있다.It is known in the automotive industry to measure relatively small surfaces using the Moire technique. In this method, the interference pattern is generated on the surface of the object by the light source. The interference pattern is detected using a charge-coupled device (CCD). The cameras are aligned to form an angle between the light source, the surface and the camera. Using a reference grid in the image plane, the so-called moiré effect is obtained by superposition of the detected pattern and the reference pattern. The height difference can be determined quantitatively from the moire line.
모아레 기법은 광 스폿들을 사용한 측정보다 정확한 측정 결과들을 제공하며, 게다가 그것은 측정될 표면 전체를 실질적으로 커버하며 전술한 측정 갭들을 회피한다. 그러나, 그것의 사용은 특히 열간압연(hot rolling mill)에서 문제점들을 포함한다.The moiré technique provides more accurate measurement results than the measurement using light spots, which in addition substantially covers the entire surface to be measured and avoids the aforementioned measurement gaps. However, its use involves problems in particular in hot rolling mills.
롤링된 스트립의 높이 차를 결정하기 위해, 카메라에 의해 탐지된 패턴의 복잡한 전환이 필요하다. 모아레 라인으로서 묘사된 높이 차는 실시간으로 양적 측정값들로 전환될 수 없다.In order to determine the height difference of the rolled strip, a complicated transition of the pattern detected by the camera is required. The height difference depicted as moiré lines cannot be converted into quantitative measurements in real time.
연속적인 스트립의 평탄도를 향상시키기 위해서 롤링 파라미터들의 직접 조정하기 위한 측정을 사용하는 것이 거의 가능하지 않으므로, 롤링 밀 트레인 (rolling mill train)에서 빠른 결과는 정확하게 측정들로부터 요구되는 것이다. 게다가, 산업적 응용을 위한 우수한 간섭 패턴들은 콘트라스트(contrast) 및 강도가 부족하다.Since it is hardly possible to use a measurement for direct adjustment of rolling parameters to improve the flatness of a continuous strip, a fast result in a rolling mill train is exactly what is required from the measurements. In addition, good interference patterns for industrial applications lack contrast and strength.
US 5,488,478으로부터, 금속 표면에 라인들을 생성하는 레이저 빔을 이용하여, 금속 스트립의 표면 측정을 위한 장치가 공지되며, 그것은 몇 개의 라인스캔-카메라들에 의해 기록되며 기준 패턴들과의 비교함여 표면 기하학 구조(geometry)를 결정하기 위해 분석된다. 이 장치는 상당한 구조상의 노력을 필요로 하며, 게다가 단지 스트립의 표면 기하학 구조에 관하여 개략적이고 부분적인 정보를 허용할 뿐다.From US 5,488,478 an apparatus for measuring the surface of a metal strip is known, using a laser beam that generates lines on the metal surface, which is recorded by several line scan-cameras and compared with reference patterns surface geometry It is analyzed to determine the geometry. This device requires considerable structural effort and, in addition, only allows schematic and partial information about the surface geometry of the strip.
DE 197 98 922 B1으로부터, 라인 패턴이 측정 표면 상에 발생되고, 라인 패턴은 그것을 분해할 수 있는 카메라에 의해 탐지되며, 얻어진 측정 데이터가 기준 측정과 비교되는 방법이 공지된다. 프로세스 제어 컴퓨터에 의한 측정 결과들은 피니슁 트레인(finishing train)을 위한 제어 파라미터들로 직접 전환되며 서로 조정된다. 감지 레이저 광학기(optics)가 아닌 무감지 슬라이드 프로젝터(insensitive slide projector)가 사용되기 때문에, 이 방법은 특히 롤링 밀에서 중요한, 교란(disturbance)에 대한 높은 무감지성의 이점을 가진다.From DE 197 98 922 B1 it is known how a line pattern is generated on a measurement surface, the line pattern is detected by a camera capable of resolving it, and the measurement data obtained is compared with a reference measurement. The measurement results by the process control computer are directly converted into control parameters for the finishing train and coordinated with each other. Since an insensitive slide projector is used rather than sensing laser optics, this method has the advantage of high sensitivity to disturbance, which is particularly important in rolling mills.
이동하거나 정지한 롤링 스톡의 스트립의 표면은 표면을 측정하여 이해될 것이다.The surface of the strip of rolling stock that has moved or stopped will be understood by measuring the surface.
본 발명은 롤링 및 프로세싱 설비에서 표면 형상을 광학적으로 측정하기 위한 그리고 이동하는 스트립들의 광학적 표면 검사를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for optically measuring surface shape in rolling and processing equipment and for optical surface inspection of moving strips.
도1은 스트립의 길이에서 측정라인들을 산출하고 탐지하는 것을 나타낸다.Figure 1 shows calculating and detecting the measuring lines in the length of the strip.
도2는 피니싱 트레인(finishing train) 뒤에 정렬된 프로젝터와 카메라를 나타낸다2 shows a projector and a camera aligned behind a finishing train
도3은 코일러 피트(coiler pit) 앞에 배열된 프로젝터와 카메라를 나타낸다.3 shows a projector and a camera arranged in front of a coiler pit.
도4는 평탄도 제어 시스템의 블록도이다.4 is a block diagram of a flatness control system.
도5 및 도6은 하나의 장치에서 평탄도 측정과 표면 검사를 통합하는 것을 나타낸다.5 and 6 show the integration of flatness measurement and surface inspection in one device.
슬라이드를 구비한 프로젝터는 스트립 표면 상에 라인 패턴을 생성한다. 이 목적을 위해 프로젝터는 금속 스트립 위쪽에 장착되고 금속 스트립의 표면 상에 라인 패턴을 투사하며, 따라서 라인들은 바람직하게 스트립 표면을 가로질러 주행하고 그 결과 스트립의 전체 폭을 기록한다.The projector with the slide creates a line pattern on the strip surface. For this purpose the projector is mounted above the metal strip and projects a line pattern on the surface of the metal strip, so that the lines preferably run across the strip surface and thus record the full width of the strip.
예를 들어, 라인 당 8픽셀의 해상도를 가지는 CCD 카메라는, 스트립 표면을 가로질러 교차하여 주행하는 라인을 탐지한다. 스트립이 완전히 평평한 경우에, 일정한 라인 간격을 가진 직선 라인의 균일한 패턴이 형성된다.For example, a CCD camera with a resolution of 8 pixels per line detects lines traveling across the strip surface. If the strip is completely flat, a uniform pattern of straight lines with constant line spacing is formed.
이상적인 평면으로부터 스트립 표면의 굴곡은, 평탄하지 않은 영역에서 라인 사이에 간격 변화를 초래한다. 이러한 변화가 카메라에 의해 기록된다. 그것은 이상적인 패턴과의 비교하여 간단한 방식으로 계산하여 높이 차이로 변환될 수 있다.The bending of the strip surface from the ideal plane results in a change in spacing between the lines in the uneven area. This change is recorded by the camera. It can be calculated in a simple way compared to the ideal pattern and converted into height differences.
이러한 시스템은 스트립 표면의 실제 높이 차의 빠른 결정을 가능하게 하며, 이런 식으로 스트립의 연속적인 길이의 측정을 실시간으로 가능케 한다. 이것은, 측정 결과가 롤링 파라미터들이 비평탄도가 나타난 후 즉시 적합해지게 하는 결과를 가져온다는 이점을 가진다.This system allows for quick determination of the actual height difference of the strip surface and in this way enables the measurement of the continuous length of the strip in real time. This has the advantage that the measurement results result in the rolling parameters to be fitted immediately after the non-flatness appears.
이것는 잘못된(spurious) 측정 결과의 영향을 받지 않는 측정을 가능케 한다. 그러한 잘못된 결과는, 예컨대 높이 공통-세로좌표 (플러터링)와 관련하여 전체 스트립 표면의 이동 결과로서, 기존의 측정 시스템을 사용하여 얻어진다. 또한, 발명은 스트립의 가로지르는 아칭(transverse arching)이 결정되게 한다. 기존의 측정 시스템들은 오직, 스트립 섬유의 길이만을 측정한다. 또한, 측정 라인들의 강도 및 두께는 다른 조건에 부합하도록 적합해 질 수 있다. 미세한(fine) 저-강도 및 저-콘트라스트 모아레 라인들의 문제들이 발생하지 않는다.This allows measurements that are not affected by spurious measurement results. Such erroneous results are obtained using existing measuring systems, for example as a result of the movement of the entire strip surface in relation to the height common-vertical coordinates (fluttering). The invention also allows for transverse arching of the strip to be determined. Existing measurement systems only measure the length of the strip fibers. In addition, the strength and thickness of the measuring lines can be adapted to meet different conditions. Problems of fine low-intensity and low-contrast moiré lines do not occur.
발명의 시스템은 코일러(coiler) 상의 스트립의 측정과 결합된 피니싱 스탠드(finishing stand)로부터 나오는 스트립 상에서 측정하는데 특히 적합하다. 피니싱 스탠드와 코일러 사이의 스트립 냉각으로 인한 스트립의 평탄도에서 이러한 배열 변동에 의해, 평탄도 제어에 대해 탐지 및 평가될 수 있다.The system of the invention is particularly suitable for measuring on strips coming from a finishing stand combined with the measurement of strips on a coiler. By this arrangement variation in the flatness of the strip due to strip cooling between the finishing stand and the coiler, the flatness control can be detected and evaluated.
측정 자료는 피니싱 스탠드와 코일러의 제어 및 코일링(coiling) 라인의 제어에 대해 평가될 수 있다.The measurement data can be evaluated for the control of the finishing stand and coiler and the control of the coiling line.
의도된 값으로부터의 이탈을 통합하는 측정 결과는 피니싱 스탠드,냉각 라인 및 코일러에 관한 변수를 즉시 그리고 상호 의존적으로 적합하게 한다.Measurement results incorporating deviations from the intended values make it possible to immediately and interdependently adapt the parameters relating to the finishing stand, cooling line and coiler.
피니싱 트레인에서 평탄도 측정을 위해 그것을 사용하는 것 외에, 발명에 따른 시스템은, 예컨대 스트레치 스트레이트닝 장치(stretch straightening device) 및 피클링 라인들(pickling lines)의 제어에서와 같이, 수반하는 생산라인에서 사용될 수 있다.In addition to using it for measuring flatness in the finishing train, the system according to the invention can be used in subsequent production lines, such as in the control of stretch straightening devices and pickling lines. Can be used.
평탄도에 더하여, 표면 검사 시스템에 의해 탐지된 표면 조건뿐만 아니라, 두께, 횡단 두께 프로파일 및 폭과 같은, 기하학적 값의 수치적 안정성은, 롤링과스트립 및 시트의 추가 프로세싱에 있어서 하는 상대적인 품질 특성의 부분이다. 엄격한 공차를 유지하는 것이 바람직하며, 특히 계속적으로 증가하는 생산 공정의 자동화에 따라, 완제품의 품질을 측정하고 가능한 한 장애로부터 자유로운 상태에서 전 처리 공정을 측정하는 것 또한 중요하다.In addition to the flatness, the numerical stability of geometric values, such as thickness, transverse thickness profile and width, as well as surface conditions detected by the surface inspection system, is due to the relative quality characteristics of rolling and stripping and further processing of the sheet. Part. It is desirable to maintain tight tolerances, and especially with the ever-increasing automation of production processes, it is also important to measure the quality of the finished product and to measure the pretreatment process as free of disturbances as possible.
따라서, 제어와 폐루프 제어를 통한 처리 공정 및 공정 최적화에 있어서 전술한 품질 특성의 온라인 획득은, 품질 향상에 중요한 역할에 속한다.Therefore, the on-line acquisition of the above-described quality characteristics in the treatment process and process optimization through control and closed loop control belongs to an important role in quality improvement.
전술한 특징들의 측정 기술에 의한 결정을 위하여, 평탄도를 결정하기 위한 광학 시스템(평탄도 측정 시스템), 스트립 폭(폭 측정 시스템) 및 표면 상태(표면 검사 시스템) 그리고 스트립 두께를 결정하거나 스트립 두께에 교차하는 프로파일을 결정하기 위한 방사성 시스템과 같은 "일목적 장치"(one-purpose-devices)가 종래 기술에서 공지되어 있다. 이들 시스템은, 서로 독립적으로 작동하며, 상당한 구조 공간을 요하여, 서로 간에 간섭을 배제하기 위해, 서로 공간적으로 이격된다.For the determination by the measuring technique of the above-mentioned features, the optical system (flatness measuring system), strip width (width measuring system) and surface condition (surface inspection system) and strip thickness for determining flatness or strip thickness "One-purpose-devices" such as radioactive systems for determining a profile that intersect are known in the art. These systems operate independently of each other and require significant structural space, and are spaced apart from each other in order to exclude interference from each other.
표면 검사 광학 시스템에는 바람직하게는 선행 기술이 사용된다. 이들은 통상적으로 하기의 구성요소를 포함한다:The prior art is preferably used for surface inspection optical systems. These typically include the following components:
스트립 표면을 조명하는 조명 유닛(illumination units), 갭이 없이 스트립 표면을 기록하기 위한 카메라 유닛, 카메라 이미지 정보를 처리하기 위한 처리 유닛 및 종별 결과와 표시를 처리하기 위한 인터페이스 유닛.Illumination units for illuminating strip surfaces, camera units for recording strip surfaces without gaps, processing units for processing camera image information, and interface units for processing classification results and displays.
일반적으로, 스트립 표면 검사의 시스템 유형은, 라인 카메라들를 구비한 시스템과 수 개의 CCD-매트릭스-카메라들을 구비한 시스템으로 구별된다.In general, the system type of strip surface inspection is divided into a system with line cameras and a system with several CCD-matrix-cameras.
조명은 바람직하게는 특정 생산 라인에서 발생할 수 있는 에러가 가능한 한최선의 광학 콘트라스트로 탐지될 수 있는 방식으로 디자인되어야 한다. 일반적으로 매트릭스-카메라 스트로보스코픽(stroboscopic) 조명은 짧은 시간 간격으로 필요한 광량을 전달하는데 사용된다. 라인 카메라 영구 조명 유닛이 일반적으로 사용됨에 따라서, 모션 블러(motion blur)가 전자 카메라 셔터에 의해 억제된다.The illumination should preferably be designed in such a way that errors that can occur in a particular production line can be detected with the best optical contrast as possible. In general, matrix-camera stroboscopic illumination is used to deliver the required amount of light at short time intervals. As line camera permanent illumination units are generally used, motion blur is suppressed by the electronic camera shutter.
조명의 고균질성을 달성하도록 시도되어 왔는데, 이미지 품질과 탐지 성능이 그것에 의해 직접적인 영향을 받기 때문이다. 조명에 있어서 각각의 이질성은 이미지 신호를 증폭하여 적합해져야 한다. 이것은 결국 신호-노이즈-분리에 있어서 감소를 가져온다. 매트릭스-카메라를 사용하면 조명의 동질성이 유리해 지는데, 두 방향에서 이미지 증폭을 통한 보정이 라인-카메라 같이 단일 라인을 통한 것보다 훨씬 광범위하기 때문이다. 모든 조명들은, 스펙트럼 중 가시광선과 적외선 또는 자외선에서 수행된다. 광 방사는 발산될 수 있거나 적절한 광학 구성요소를 통해 집중될 수 있다.Attempts have been made to achieve high homogeneity of illumination since image quality and detection performance are directly affected by it. Each heterogeneity in illumination must be adapted by amplifying the image signal. This in turn results in a reduction in signal-noise-separation. The use of matrix-cameras favors the homogeneity of the illumination, since the correction through image amplification in both directions is much more extensive than through a single line, like a line-camera. All illuminations are performed in the visible and infrared or ultraviolet in the spectrum. Light emission may be divergent or focused through suitable optical components.
카메라 기술은 바람직하게는 스트립의 모든 속도 조건 하에서 최소 에러 크기가 분해될 수 있는 방식으로 치수화된다. 이미지 기록은 스트립 길이와 관련하여 일어난다. 카메라의 다이나믹-스펙트럼을 충분히 사용하기 위하여, 이미지 휘도는 바람직하게는 자동적으로 제어된다.The camera technique is preferably dimensioned in such a way that the minimum error magnitude can be resolved under all speed conditions of the strip. Image recording takes place in relation to the strip length. In order to make full use of the dynamic-spectrum of the camera, the image brightness is preferably controlled automatically.
잠시동안 충분히 사용되어온 시스템에 관하여, 뚜렷한 불균형(overbalance)이 "라인-카메라"에 관해 등록되는데, 라인-카메라 시스템이 시장 선점이 가능했었고, 초기에는 검사가 상당히 간단했던 낮은 요구사항을 가진 표면에 사용되었기 때문이다. 매트릭스-카메라를 사용하는 많은 시스템은 단지 지난 2, 3년 내에 확립되었고, 런닝-인 페이즈(running-in phase) 또는 성능 점검에서는 단지 그러한 이유 때문은 아니다. 현재는 원칙적으로 매트릭스와 라인 카메라 시스템 사이의 성능에 있어서 상당한 차이가 없다고 말할 수 있다. 그러나, 라인 카메라 시스템은 설정 및 작동면에서 보면 보다 적은 범위에 걸친다.For systems that have been in full use for some time, a clear overbalance is registered about "line-cameras," where line-camera systems were able to preempt the market and were initially placed on surfaces with low requirements that were fairly simple to inspect. Because it was used. Many systems using matrix-cameras have only been established in the last two or three years, and not just for that reason in running-in phases or performance checks. At present, it can be said that there is in principle no significant difference in performance between the matrix and line camera systems. However, line camera systems are less in scope in terms of setup and operation.
카메라 해상도는 분류될 수 있는 가장 작은 에러 크기에 의해 결정되며, 광학 이미징 법칙에 의해 제한된다. 하향 공정에서 좋은 등급을 얻기 위해, 최소 에러 크기는 바람직하게는 시스템에 의하여 결점으로서 탐지된 픽셀인, 적어도 16개의 탐지된 픽셀에 의해 커버될 수 있다. 특정 에러 이미징의 최적화를 위해, 관측 방향의 선택 및 카메라의 경사가 중요하다. 명시야(bright field) 및 암시야(dark field) 관측이 두드러지고, 최근에는 사이드-필드(side-field) 관측도 사용되고 있다.Camera resolution is determined by the smallest error magnitude that can be classified and is limited by optical imaging laws. In order to obtain a good grade in the downstream process, the minimum error magnitude can be covered by at least 16 detected pixels, which are preferably pixels detected as defects by the system. For optimization of certain error imaging, the choice of viewing direction and the tilt of the camera are important. Bright field and dark field observations are prominent, and recently, side-field observations have also been used.
별개의 조명들과 카메라 배열들을 조합함으로써, 각각의 적용을 위한 최적의 설치 조건이 개선될 수 있다.By combining separate lights and camera arrangements, the optimum installation conditions for each application can be improved.
이미지 프로세싱 유닛에서, 연속적으로 기록되는 표면 이미지는 정보 항목에 관하여 점검된다. "에러 이미지"의 특성들은 로징된(lodged) 에러 특성들과 비교될 수 있다. 각각 일치하는 경우, "미리-트레인된"(pre-trained)에러 클래스 중 하나에서 자동 분류가 유효해질 수 있다. 이미지 특성들의 추출과 비교는 현재는 큰 계산 능력을 요한다.In the image processing unit, the continuously recorded surface image is checked with respect to the information item. The properties of the "error image" can be compared with the logged error properties. In each case, automatic classification may be enabled in one of the "pre-trained" error classes. Extraction and comparison of image features currently requires great computational power.
현재의 검사 시스템은 기록된 이미지 포인트를 문턱레벨과 비교한다. 결함으로 식별된 이미지 포인트가 설정되고, 다른 모든 것들은 설정되지 않는다. 이들"이진 이미지"로부터 그리고 각각의 이미지 포인트에 관해 로징된 휘도 정보를 사용하여 분류를 위한 파라미터가 얻어진다.Current inspection systems compare recorded image points with threshold levels. The image point identified as the defect is set, everything else is not set. From these "binary images" and using the luminance information logged for each image point, parameters for classification are obtained.
표면 검사 시스템에 중요한 스트립 정보 및 제어 정보를 적시에 제공하기 위하여, 인터페이스 유닛은 통상적으로 특정 적용으로 디자인된다. 이것은 자동화 및 데이터베이스 기술에 관하여 표준 임무이다.In order to provide timely critical strip information and control information to the surface inspection system, the interface unit is typically designed for a specific application. This is the standard task with regard to automation and database technology.
선행 기술에서는, 상당한 구조 공간을 요하는 서로 간에 간섭을 배제하기 위해, 서로 공간적으로 이격되고 서로 독립적으로 작동하는, 평탄도 측정을 위한 시스템과 표면 검사를 위한 시스템이 기술된다.In the prior art, a system for flatness measurement and a system for surface inspection are described, which are spaced apart from each other and operate independently of each other, in order to exclude interference from each other, which requires considerable structural space.
본 발명의 목적은 향상된 측정을 가능하게 하며, 더욱이 공간을 절약하게 디자인될 수 있는 시스템을 제공하는 것이다..It is an object of the present invention to provide a system which allows for improved measurement and which can be further designed to save space.
말미에 독립항에 따른 장치 및 방법이 제시된다.At the end, an apparatus and method according to the independent claim is presented.
장치와 방법의 통합 가능성을 통하여, 측정 신뢰도를 높이는 시너지 효과가 얻어진다.Through the possibility of integrating the device and the method, a synergy effect of increasing measurement reliability is obtained.
본 발명은 바람직하게는 고해상도를 가진 빠른 라인-카메라를 사용하는 이미지 인식에 기초하여 평탄도 측정과 표면 검사를 통합하는데 기초한다. 본 시스템은 스트립-폭이나 시트-폭을 결정하기 위하여 추가적으로 사용될 수 있다.The present invention is preferably based on integrating flatness measurement and surface inspection based on image recognition using a fast line-camera with high resolution. The system can additionally be used to determine strip-width or sheet-width.
실시예에 의해서, 다음 이점이 제기될 수 있다:By way of example, the following advantages can be addressed:
필요한 구성요소의 수는 "다중 용도"을 통하여, 특히 조명 유닛과 관련하여 감소된다.The number of components required is reduced through "multiple uses", in particular with respect to lighting units.
필요한 설치 공간은 단일 용도 시스템과 비교하여 현저히 감소된다.The installation space required is significantly reduced compared to single use systems.
표면 형상 측정으로부터의 결과를 폭 측정 내로 포함시키는 것은 평탄하지 않은 스트립 형상의 경우에 있어서 폭 측정의 측정 신뢰도를 증가시킨다. 표면 형상 측정으로부터의 결과를 표면 검사 내 포함시키는 것은 특히 플래터링 (flattering)으로 인해 패스-라인(pass-line)에 있지 않거나 평평한 스트립 형상을 가지지 않는 스트립에 관하여 왜곡 없는 오류 표시(distortion free error-representation)를 가능하게 한다. 따라서, 스트립이 편향 롤러(deflection roller) 같은 추가 장치에 의해 죄어지지(tightened) 않는 섹션에서, 라인 카메라들에 의한 이미지 레코딩이 가능하다. 표면-형상 분석 능력의 결과를 통합하는 것은 표면 검사의 허위-에러(pseudo-error) 부분을 상당히 감소시킨다. 본 발명은 도면에서 묘사된 실시예를 참고하여 실시예에 의해 보다 상세하게 설명될 것이다.Including the results from the surface shape measurement into the width measurement increases the measurement reliability of the width measurement in the case of uneven strip shapes. Incorporating the results from surface profile measurements into the surface inspection is especially distortion-free error indication for strips that are not pass-line or do not have a flat strip shape due to flattering. enable representation. Thus, in sections where the strip is not tightened by an additional device such as a deflection roller, image recording by line cameras is possible. Integrating the results of surface-shape analysis capabilities significantly reduces the pseudo-error portion of the surface inspection. The invention will be explained in more detail by the embodiments with reference to the embodiments depicted in the drawings.
표면 형상의 광학적 측정과 광학적 표면 검사를 위한 본 발명에 따른 방법은 움직이거나 정지한 세장체(elongated body), 바람직하게는 스트립이나 시트(sheet)에 대하여 사용될 수 있다.The method according to the invention for optical measurement of surface shape and optical surface inspection can be used for moving or stationary elongated bodies, preferably for strips or sheets.
본 발명에 따른 장치는, 바람직하게는, 라인 카메라들이 프로젝터와 동축에 위치된, 도5에 따른 구조를 가진다. 스트립(1)을 가로지르는 측정 라인들(2)은 프로젝터(3)를 사용하여 측정 또는 스트립 표면(4) 상에 산출된다.The apparatus according to the invention preferably has a structure according to Fig. 5, wherein the line cameras are located coaxial with the projector. Measurement lines 2 across the strip 1 are produced on the measurement or strip surface 4 using the projector 3.
측정 배열은 기계 케이스(instrument case)(13) 상에서 피니싱 스탠드(6)로부터 나가는 한 케이스와 코일러(7) 앞의 다른 케이스에 배치된다. CCD 카메라(5)는 수냉 하이징에서 코일러(7)에 가까운 기계 케이스의 측면에 위치된다. 프로젝터(3)는 코일러(7)로부터 떨어진 기계 케이스의 측면에 위치된다. 열을 제거하기 위해 하이징은 공기로 냉각된다. 프로젝터(3)와 카메라(5)의 냉각은 그것들의 고유열과 스트립(1)으로부터의 방사열을 제거하기 위해 필요하고, 그것은 약 1000℃이다.The measuring arrangement is arranged in one case exiting from the finishing stand 6 on the instrument case 13 and the other case in front of the coiler 7. The CCD camera 5 is located on the side of the machine case close to the coiler 7 in the water cooling ising. The projector 3 is located on the side of the machine case away from the coiler 7. The hydration is cooled with air to remove heat. Cooling of the projector 3 and the camera 5 is necessary to remove their inherent heat and radiant heat from the strip 1, which is about 1000 ° C.
카메라(5)와 프로젝터(3)는 스트립의 이동 방향과 관련하여 연속적으로 배열되고 그것들 사이에 위치된 스트립 영역으로 조준되며, 그곳에서 파인 패턴이 산출되고 샘플링된다. 사용되는 프로젝터는 예컨대, 크세논 광원일 수 있으며, 그것은 뜨거운 슬라브(slab)에서도 쉽게 읽을 수 있는 라인 패턴을 산출한다.The camera 5 and the projector 3 are arranged in succession with respect to the direction of movement of the strip and aimed at the strip area located between them, where a fine pattern is calculated and sampled. The projector used may be, for example, a xenon light source, which yields a line pattern that is easily readable even in hot slabs.
스트립 표면(4)의 비평탄(unevenness)은 측정 라인들(2)이 불규칙한 코스를 따르도록 하거나 기하학적 일직선에서 벗어나도록 한다.The unevenness of the strip surface 4 causes the measuring lines 2 to follow an irregular course or deviate from the geometric straight line.
따라서, 측정 라인들(2)에서 CCD 카메라(5)에 의해, 비평탄에 의해 유발된진로에 있어서의 변화들이 또한 탐지된다. 그것이 탐지된 후 측정 이미지는 컴퓨터로 전에 기록된 기준 패턴과 비교된다. 높이 차이와 피니싱 트레인의 제어를 위한 파라미터들이 편차로부터 곧바로 유도된다.Thus, by the CCD camera 5 in the measurement lines 2, changes in the course caused by non-flatness are also detected. After it is detected, the measured image is compared with a reference pattern previously recorded with a computer. Parameters for control of the height difference and the finishing train are derived directly from the deviation.
스트립이나 시트(1)의 평탄도의 완전한 그림은 화살표 방향으로 따라서 그것이 이동함에 따라 그것에 의해 얻어진다. 원칙적으로 측정은 고정 롤링 스톡(stationary rolling stock)과 함께 또한 일어날 수 있다.A complete picture of the flatness of the strip or sheet 1 is obtained by it as it moves along the direction of the arrow. In principle, measurements can also take place with stationary rolling stock.
평탄도 제어 시스템의 도면(도4)으로부터 본 발명에 따른 디자인을 볼 수 있다. 핫 스트립(hot strip)(1)은 피니싱 롤들(6)과 스트립 냉락 라인(8)을 통하여 코일러 피트의 코일러(7)로 지나간다. 피니싱 롤들(6)로부터 나가는 주행에서, 핫 스트립의 평탄도가 탐지되고, 분석되고, 피니싱 롤들의 마지막 스탠드의 제어를 위해 평가된다 (롤 구부리기(bending) 및 기울이기(tilting)). 이러한 내부 평탄도-제어 루프(9)는 외부 평탄도-제어 루프(10)에 의해 보충된다. 스트립 냉각 라인(8) 후 코일러(7) 전 스트립 평탄도의 측정에 의하여, 외부 평탄도-제어 루프(10)는 내부 제어 루프의 의도된 값을 적합하게 하기 위해 디자인된다.From the drawing of the flatness control system (Fig. 4) we can see the design according to the invention. The hot strip 1 passes through the finishing rolls 6 and the strip cooling line 8 to the coiler 7 of the coiler pit. On running out of the finishing rolls 6, the flatness of the hot strip is detected, analyzed and evaluated for control of the last stand of the finishing rolls (roll bending and tilting). This inner flatness-control loop 9 is supplemented by an outer flatness-control loop 10. By measuring the strip flatness before the coiler 7 after the strip cooling line 8, the outer flatness-control loop 10 is designed to suit the intended value of the inner control loop.
스트립 냉각 라인 뒤에서 탐지된 측정값을 사용하여, 냉각 라인(8)에 관한 의도된 값이 적합해지도록 하는 제1 이차 제어 루프(11)와 코일 장력(7)에 관한 의도된 값이 적합해지도록 하는 제2 이차 제어 루프(12)가 산출된다.Using the measured values detected behind the strip cooling line, the intended values for the first secondary control loop 11 and the coil tension 7 are fitted to ensure that the intended values for the cooling line 8 are fitted. The second secondary control loop 12 is calculated.
결함(에러)을 탐지하기 위한 스트립 표면의 샘플링은 추가적으로 설치된 고해상력 라인 카메라들에 의해 달성되며(도5), 그것은 전체 스트립 폭을 가로지르는 표면을 탐지할 수 있도록 한다. 두 개의 라인 카메라들은 프로젝터에 의해 조사되는 "명"(bright) 스트립으로 겨냥된다. 카메라의 광축은 스트립 표면의 높이 변화가 있는 경우에도 라인 카메라를 통하여 각각의 조사된 스트립을 기록하기 위하여 투사 빔들의 방향으로 배향된다. 스트립 표면과 관련된 프로젝터의 배열을 고려하여 두 라인 카메라들의 적합해진 배열로 인해, 하나의 카메라는 "명시야"(bright field)에서 작동하고 다른 카메라는 "암시야"(dark field)에서 작동하게 되며(도5), 그것은 서로 다른 특성의 표면 결함에 대한 탐지 성능을 최적화하는데 필요하다.Sampling of the strip surface to detect defects (errors) is achieved by additionally installed high resolution line cameras (Figure 5), which makes it possible to detect surfaces across the entire strip width. Two line cameras are aimed at the "bright" strip illuminated by the projector. The optical axis of the camera is oriented in the direction of the projection beams to record each irradiated strip through the line camera even when there is a change in the height of the strip surface. Due to the arrangement of the two line cameras taking into account the arrangement of the projector relative to the strip surface, one camera will operate in the "bright field" and the other camera will operate in the "dark field". 5, it is necessary to optimize detection performance for surface defects of different characteristics.
라인 카메라들의 이미지의 기하학적 기울기 보정(deskewing)을 위해, 평탄도 측정 시스템에 의해 얻어진 측정 필드(measuring fields)를 따르는 높이 프로파일들이 사용될 수 있다.For geometric deskewing of the image of the line cameras, height profiles along the measuring fields obtained by the flatness measuring system can be used.
또한, 특히 세로 방향을 가로지르는 신장 프로파일(elongation profile)인 평탄도 측정으로부터의 정보와 에러 이미지들을 곧바로 연결하는데 있어서, 예컨대 파괴 강도(breaking strength)의 국부 초과(local exceedance)로 인해 롤링 과정 중 전개될 수 있는, 횡단 크랙(transverse crack)과 단부(edge) 크랙 같은 에러의 식별이 개선될 수 있고, 그것에 의하여 에러 원인에 관한 도수(indication)가 동시에 감소될 수 있다.In addition, it is also possible to directly link error images with information from flatness measurements, particularly elongation profiles across the longitudinal direction, e.g. due to local exceedance of breaking strength, during the rolling process. The identification of errors such as transverse cracks and edge cracks, which can be improved, can be improved, whereby the indication of the cause of the error can be reduced simultaneously.
표면 검사에 더하여, 두 개의 라인 카메라들의 이미지 정보가 스트립 단부 위치와 스트립 폭의 높이 해상도 양적 결정을 위해 평행 평탄도 측정의 결과에 조합하여 사용될 수 있다. 평탄도 측정 시스템을 사용하여 결정된 측정 필드를 따라이러한 높이 프로파일과 라인 카메라들에 의해 탐지된 스트립 단부 정보들이 기하학적 변형을 위해 사용될 수 있다.In addition to surface inspection, image information of two line cameras can be used in combination with the results of parallel flatness measurements for quantitative determination of the height resolution of strip end position and strip width. This height profile and strip end information detected by the line cameras along the measurement field determined using the flatness measurement system can be used for geometric deformation.
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120816 Year of fee payment: 4 |
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FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130820 Year of fee payment: 5 |
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FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140825 Year of fee payment: 6 |
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FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150821 Year of fee payment: 7 |
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FPAY | Annual fee payment |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |